随着图像采集系统的广泛应用，人们对CCd探测系统的要求日益提高。传统的CCd探测系统由于结构复杂，造价较高，已不能满足日益广泛的应用需要。本文设计了一套基于单片FPGA的小型化与经济化的CCd探测系统，能够满足空间光强的测量并实现光信号的识别和处理。本文研究了CCd探测系统的基本结构。设计了基于单片FPGA的CCd探测系统的硬件电路原理图，完成了硬件电路板制作与调试。系统FPGA选用Altera公司的低成本FPGA芯片EP2C20Q240，电路板采用双层板设计，实现了CCd探测系统的小型化与经济化的目标。利用FPGA器件实现了CCd驱动时序脉冲的设计、实现了单采样与相关双采样的控制程序设计，利用FPGA的数字信号处理功能实现了相关双采样的信号处理。基于FPGA的可编程特性，在不改变外部电路的基础上，通过程序的改变，对CCd驱动频率、模数转换器采样时刻的选择进行方便调节。系统与上位机的数据传输接口采用了网络传输方案，充分发挥了网络传输的远距离传输、远程访问、信息共享等优势，系统采用基于FPGA的Nios IⅡ嵌入式处理器系统，通过对其应用软件的开发，实现了系统与上位机之间数据的可靠性传输。
上传时间： 2022-06-23
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CCd常用知识总结随着CCd的不断发展，尤其典型的是当微光CCd向低照度方向发展时，噪声已经成为阻碍CCd进一步发展的障碍。噪声是CCd的一个重要参数，它是决定信噪比S/N（Singal/Noise）的重要因素，而同时信噪比又是各种数据参数中最重要的指标之一。随着CCd器件向小型化、集成化的不断发展，CCd光敏元数的增加势必减小光敏元的面积，从而降低了CCd的输出饱和信号。为扩大CCd的动态范围，就必须降低CCd的噪声（动态范围与噪声间的联系）。CCd工作时，在输入结构、输出结构、信号电荷存储和转移过程中都会产生噪声。噪声叠加在信号电荷上，形成对信号的干扰，降低了信号电荷包所代表的信息复原后的精度，并且限制了信号电荷包的最小值。CCd图像传感器的输出信号是空间采样的离散模拟信号，其中夹杂着各种噪声和干扰。CCd输出信号处理的目的是在不损失图像细节并保证在CCd动态范围内，图像信号随目标亮度线形变化是尽可能消除这些噪声和干扰。（选自《CCd降噪技术的研究》燕山大学工学硕士学位论文）
标签： CCd
上传时间： 2022-06-23
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1引言随着CCd技术的飞速发展，传统的时序发生器实现方法如单片机D口驱动法，EPROM动法，直接数字驱动法等，存在着调试困难、灵活性较差、驱动时钟频率低等缺点，已不能很好地满足CCd应用向高速化，小型化，智能化发展的需要。而可编程逻辑器件CPLD具有了集成度高、速度快、可靠性好及硬件电路易于编程实现等特点，可满足这些需要，而且其与VHDL语言的结合可以更好地解决上述问题，非常适合CCd驱动电路的设计。再加上可编程逻辑器件可以通过软件编程对其硬件的结构和工作方式进行重构，从而使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷，本文以东芝公司TCD1702C为例，阐述了利用CPLD技术，在分析其驱动时序关系的基础上，使用VHDL语言实现了CCd驱动的原理和方法。2线阵的工作原理及驱动时序分析TCD1702C为THOSHBA公司生产的一种有效像元数为7500的双沟道二相线阵CCd，其像敏单元尺寸为7um×7um×7um长宽高。中心距亦为7um.最佳工作频率IMHzTCD1702C的原理结构如图1所示。它包括：由存储电极光敏区和电荷转移电极转移栅组成的摄像机构，两个CCd移位寄存器，输出机构和补偿机构四个部分，如图1所示，
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CCd（电荷耦合器件）的基本功能是将光学图像信号转变成一维以时间为变量的电压信号，广泛的应用于元件尺寸测量以及位置检测系统中。本课题背景是利用CCd检测带材边缘的位置信息，为后续的控制系统提供数据。在带钢轧制现场，光照强度浮动因数很多：例如，光源受污染；给光源供电的电压波动等都会造成光照条件的改变，影响测量的准确性，不利于提高系统的信噪比l。为了提高系统的测量精度和抗干扰性，需要实时改变CCd的光积分时间以补偿现场环境的影响。本文以TCD1501D型CCd芯片为例，分析了芯片的工作过程和驱动芯片的各个信号的要求，阐述了CCd驱动电路自适应的实现，最后给出了系统仿真结果。1TCD1501D型CCd的工作原理和驱动时序的产生1.1TCD1501D芯片的介绍TCDI501D4是一种高灵敏度、低暗电流、5000像元且内置采样保持电路的线阵CCd图像传感器。
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本文提出了一种基于CCd的微型光谱仪的系统设计方案。该方案选用CCd为光谱测量的探测器，光学系统采用折叠Czerny-Turner结构设计，大大减少了光学系统的体积；在探测系统方面，以现场可编程逻辑门阵列（FPGA）EPW7032设计了CCd驱动和信号采集系统。在FPGA上采用了片上可编程（SOPC）技术，集成了NiosII软核UART、CPU等功能模块，整个系统只用一片FPCA资源开发了CCd驱动电路、A/D采样控制电路、USB驱动电路等模块，使整个光谱仪系统的实现了单芯片控制。完成了基于USB的微型光谱仪和PC机的通讯，并使用Labview开发了光谱采集和处理软件，实现对光谱仪的光谱数据处理、光谱谱线绘制、波长定标相关功能。最后，对本文的系统进行了相关实验，实验表明：按照该方案设计的微型光谱仪能同时对多个波长进行测量，整个光谱仪的体积重量达到了设计所要求的微型化、小型化。为了使CCd探测系统能检测到较宽的光谱范围，选择3694个像素的线阵CCd作为探测器件。采用CD专用A/D转换芯片M始X1101对CCd输出信号进行相关及模数转换处理，转换后的数字信号暂时储存在FPGA中，经处理后通过USB总线传送到上位机，由应用软件完成光谱数据进一步的分析、处理和显示。FPGA作为整个系统的核心，完成了CCd驱动时序、MAX1101采样时序和FT245BM（USB）芯片脉冲控制时序。
上传时间： 2022-06-23
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CCd（ Charge Coupled Device ）全称为电荷耦合器件，是70 年代发展起来的新型半导体器件。它是在MOS集成电路技术基础上发展起来的，为半导体技术应用开拓了新的领域。它具有光电转换、信息存贮和传输等功能，具有集成度高、功耗小、结构简单、寿命长、性能稳定等优点，故在固体图像传感器、信息存贮和处理等方面得到了广泛的应用。CCd图像传感器能实现信息的获取、转换和视觉功能的扩展，能给出直观、真实、多层次的内容丰富的可视图像信息，被广泛应用于军事、天文、医疗、广播、电视、传真通信以及工业检测和自动控制系统。实验室用的数码相机、光学多道分析器等仪器，都用了CCd作图象探测元件。一个完整的CCd器件由光敏单元、转移栅、移位寄存器及一些辅助输入、输出电路组成。CCd工作时，在设定的积分时间内由光敏单元对光信号进行取样，将光的强弱转换为各光敏单元的电荷多少。取样结束后各光敏元电荷由转移栅转移到移位寄存器的相应单元中。移位寄存器在驱动时钟的作用下，将信号电荷顺次转移到输出端。将输出信号接到示波器、图象显示器或其它信号存储、处理设备中，就可对信号再现或进行存储处理。由于CCd光敏元可做得很小（约10um），所以它的图象分辨率很高。
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CCd（电荷耦合器）摄像头基本知识现在科学级的摄像头比前几年更尖端， 应用领域也更广了。在生物科学领域，从显微镜、分光光度计到胶文件、化学放光探测系统， 都用到了CCd 的摄像头。但是很多研究工作者对CCd 的指标仍云里雾里。下面对CCd 的一些常见指标进行表述。常见的CCd 一般指： CCd 摄像头和插在电脑的采集卡区别数字摄像头与模拟摄像头所有CCd 芯片都属于模拟的设备。当图像进入计算机是数字的。如果信号在摄像头、采集卡两部分完成数字化的，这个CCd 被认为是模拟CCd。数字摄像头事实上是由内置于摄像头的数字化设备完成数字化过程， 这样可以减少图像噪音。与模拟摄像头相比， 数字摄像头提高了摄像头的信噪比、增加摄像头的动态范围、最大化图像灰度范围。科学级的绝大多数的CCd 芯片都是由Kodak、Sony、SIT 制造。评价CCd 的基本指标信噪比SNR 真实体现摄像头的检测能力。所有的CCd 摄像头的厂家为提高摄像头的性能， 都尽力使信号（可达到满井电子的数目） 最大同时尽可能减少噪音。
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CCd（Charge Coupled Device）图像传感器（以下简称CCd）和CMOS图像传感器（CMOS Image Sensor以下简称CIS）的主要区别是由感光单元及读出电路结构不同而导致制造工艺的不同。CCd感光单元实现光电转换后，以电荷的方式存贮并以电荷转移的方式顺序输出，需要专用的工艺制程实现；CIS图像感光单元为光电二极管，可在通用CMOS集成电路工艺制程中实现，除此之外还可将图像处理电路集成，实现更高的集成度和更低的功耗。目前CCd几乎被日系厂商垄断，只有少数几个厂商例如索尼、夏普、松下、富士、东芝等掌握这种技术。CIS是90年代兴起的新技术，掌握该技术的公司较多，美国有OmniVision，Aptina；欧洲有ST；韩国的三星，SiliconFile，Hynix等；日本的SONY，东芝等；中国台湾的晶像；大陆地区的比亚迪，格科微等公司。由于CCd技术出现早，相对成熟，前期占据了绝大部分的高端市场。早期CIS与CCd相比，仅功耗与成本优势明显，因此多用于手机，PCCamera等便携产品。随着CIS技术的不断进步，性能不断提升；而CCd技术提升空间有限，进步缓慢。目前CIS不仅占据几乎全部的便携设备市场，部分高端DSC（DigitalStil Camera）市场，更是向CCd传统优势市场——监控市场发起冲击。下面就监控专用CIS与传统CCd进行综合对比。
上传时间： 2022-06-23
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1引言电荷耦合器CCd具有尺寸小、精度高、功耗低、寿命长、测量精度高等优点，在图像传感和非接触测量领域得到了广泛应用。由于CCd芯片的转换效率、信噪比等光电特性只有在合适的时序驱动下才能达到器件工艺设计所要求的最佳值，以及稳定的输出信号，因此驱动时序的设计是应用的关键问题之一。通用CCd驱动设计有4种实现方式：EPROM驱动法；IC驱动法；单片机驱动法以及可编程逻辑器件（PLD）驱动法。基于FPGA设计的驱动电路是可再编程的，与传统的方法相比，其优点是集成度高、速度快、可靠性好。若要改变驱动电路的时序，增减某些功能，仅需要对器件重新编程即可，在不改变任何硬件的情况下，即可实现驱动电路的更新换代。2CD1501DCCd工作参数及时序分析
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CCd作为一种光电转换器件，由于其具有精度高、分辨率好、性能稳定等特点，目前广泛应用于图像传感和非接触式测量领域。在CCd应用技术中，最关键的两个问题是CCd驱动时序的产生和CCd输出信号的处理。对于CCd输出信号，可以根据CCd像素频率和输出信号幅值来选择合适的片外或片内模数转换器；而对于CCd驱动时序，则有几类常用的产生方法。1常用的CCd驱动时序产生方法CCd厂家众多，型号各异，其驱动时序的产生方法也多种多样，一般有以下4种：0）数字电路驱动方法这种方法是利用数字门电路及时序电路直接构建驱动时序电路，其核心是一个时钟发生器和几路时钟分频器，各分频器对同一时钟进行分频以产生所需的各路脉冲。该方法的特点是可以获得稳定的高速驱动脉冲，但逻辑设计和调试比较复杂，所用集成芯片较多，无法在线调整驱动频率。
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